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考虑群罐效应的储罐地基应力及变形分析

马红  
【摘要】:由于岩土工程的特殊性和复杂性,考虑群罐效应的储罐地基应力及变形在群罐设计和施工中的应用尚处于研究和探索阶段。而在实际工程群罐建设中往往忽略对群罐效应的考虑而导致许多工程事故,特别是在软土地基中。在软土中建设储罐,对充水预压速率的控制和超孔隙水压力的计算是考虑群罐效应下地基土应力和变形分析中的关键和难点。本文主要采用数值模拟的研究方法,对充水预压加载的速率和土-水流固耦合模型的建立及描述是建模中的关键和难点。 本文根据现场勘察提取的土样,室内土工实验所得的土性参数,应用数值模拟软件对储罐在软土地基中超孔隙水压力的形成机制和群罐效应进行了模拟研究。首先应用FLAC~3D软件,考虑单罐在理论设计的充水预压速率下建立软土地基中的三维实体有限差分法分析模型,罐底部和地基土接触简化为完全弹性接触,分析软土地基中单罐的地基应力及变形。然后,在FLAC~3D软件中的渗流模块下,应用土-水流固耦合理论,通过改变储罐的净距,分析矩形布置的储罐在群罐效应下的地基应力及变形和软土地基中由力学条件改变引起的超孔隙水压力和储罐之间的应力叠加作用对储罐净距设计和地基应力及变形的影响。从而得出在考虑防火规范和工程场地限制的条件下得出群罐设计中的最优净距和软土地基中超孔隙水压力和超孔压比的形成机制,同时得出储罐充水预压的速率对土层的影响深度和影响范围,从而有效地控制实际工程设计及施工。最后,本文结合对天津大港某销售公司实际工程事故进行数值模拟分析与现场实测数据进行对比分析,从而得出导致该工程事故的主要影响因素,包括以下两个方面的因素。一方面是由于该工程的储罐净距过小,另一方面主要由于过快的充水预压速率的影响,可以为该工程事故的纠偏方案提供指导依据。 本文在考虑群罐效应下对储罐地基应力及变形进行分析,为今后类似工程的设计施工提供一定的参考价值。


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